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呼叫流程概述


接口
S12
MSC BSS
A BS 接 口 SA P NO .7

.7 O N

P IS O UP R

TU

BSS
MS
BTS

S12
BSC
TC

M

AP +

VLR

EIR

BTS

MSC

EC

R2
MA P

OR

NO.7 ISUP TUP

PSTN/ ISDN

BTS

NO

.7
HLR

VLR

EIR

AUC

BSS

无线子系统

GSM-PLMN
OMC O&M 子 系 统

在 介 绍 呼 叫 控 制 之 前, 这 里简 单 介 绍 一 下MSC 的 接 口 及 接 口 上 所 用 的 信 令: 1.MSC 和BSS 的 接 口 这 接 口 也 称 为A 接 口,MSC 通 过 此 接 口 连 接 移 动 用 户. 这 里 使 用BSSAP 信 令. 2.MSC 和HLR 的 接 口 这 里 使 用MAP 信 令. 实 际 上 是 内 置 于MSC 的VLR , 通 过 此 接 口和HLR 之 间 进 行 更 新, 查 询 等 对 移 动 用 户 数 据 的 操 作. 从 而 使PLMN 网 络 始 终 能 跟 踪 用 户 的 实 际 位 置, 把 呼 叫 送 达. 3.MSC 和PSTN 的 接 口 这 是GSM 网 和PSTN 或ISDN 等 其 它网 的 联 系. MSC 能 和 各 种PSTN 使 用 的 信 令 匹 配. 在 这 接 口 上 可 提 供R2 或TUP, 或ISUP 信 令 连 接. 4.MSC 和MSC 的 接 口 这 接 口 其 实 一 部 分 是MSC 之 间 的连 接, 使 用TUP 或ISUP 信 令, 另 一 部 分 是VLR 之 间 的 的 连 接, 使 用MAP 信 令.

1

号码 移 动 网 的 号 码 或 标 识 码 较 为 复 杂. 一 个 移 动 用 户 可 能 同 时 拥 有 多 个 号 码. 有 的 号 码 是 固 定 的, 有 的 是 临 时 的. 下 面 对 移 动 用 户 的 号 码 作 个 介 绍: 1.IMEI— 国 际 移 动 设 备 标 识 码(International Mobile Equipment Identity) GSM 的 每 个 用 户 终 端 都 有 一 个 唯 一 的 标 识 码 — IMEI. IMEI 是 和 移 动 台 设 备 相 对 应 的 号 码, 和 谁 在 使 用 这 设 备 无 关. 移 动 网 可 在 任 何 时 候 请 求 工 作 着 的 移 动 台 的IMEI, 以 检 查 这 设 备 是 否 属 于 被 窃, 或 它 的 型 号 是 否 被 允 许 使 用. 若 结 果 否 定, 呼 叫 会 被 拒 绝. 在 用 户 不 用SIM 卡 作紧 急 呼 叫( 用 户 按 紧 急 呼 叫 键) 的 情 况 下, IMEI 可 被 用 作 用 户 标 识 号 码. 这 也 是 唯 一 的,IMEI 用 于 呼 叫 的 情 况. IMEI 为15 位 长, 它的 组 成 如 下:
15 位 6位 T1...T6 TAC 2位 F1F2 FAC 6位 S1...S6 SNR 1位 SP 备用

TAC: 型 号 码, 由 European Type Approval Authority 分 配 FAC: 工 厂 组 装 码, 由 厂 家 分 配, 表 明 生 产 厂 家 及 产 地. SNR: 流 水 号, 由 厂 家 分 配. 2.IMSI— 国 际 移 动 用 户 标 识 码(International Mobile Subscriber Identity) IMSI 唯 一 地 标 识了 一 个GSM 移 动 网 的 用 户. 并 且 能 指 出 用 户 所 属 的: 国家号 PLMN 网 号 HLR 号 码 IMSI 分 别 贮 存 在 用 户 的 身 份 识 别 卡SIM 卡 上 , 和HLR 内, 及用 户 目 前访 问 的VLR 内. IMSI 在 所 有 的 用 户 漫 游 位 置 都 有 效. 移 动 网 用 它 来 识 别 用 户, 和 对 用 户 进 行 安 全 鉴 别, 以 判 定 其 是 否 有 权 建 立 呼 叫 或 作 位 置 更 新. IMSI 也 是15 位 长, 它 的 组 成 如 下:
3位 MCC 2位 MNC 10 位 MSIN

MCC MNC MSIN

移 动 用 户 的 国 家 号, 中 国 是 460; 移 动 用 户 的 所 属PLMN 网 号. 中 国900MHZ TDMA 数 字 陆 地 蜂 窝 移 动 通 信 网 是 00 ; 移 动 用 户 标 识.可以进行SCCP的寻址 目 前 我 国 的 编 号 方 式 为 H1 H2 H3 9 X1 X2 X3 X4 X5 X6 其 中 H1 H2 H3 是HLR 号 码, 它 应 和MSISDN 中 的 H1 H2 H3 相 一 致.

3.TMSI— 临 时 移 动 用 户 标 识 码(Temporary Mobile Subscriber Identity) TMSI 是 为 了 对 用 户 的 身 份保 密, 而 在 无 线 通 道 上 替 代IMSI 使 用 的 临 时 移 动 用 户 标 识.

2

它 是 由VLR 分 配 给在 其 覆 盖 区 内 漫 游 的 移 动 用 户 的 标 识 码, 和 用 户 的IMSI 相 对 应. 只 在 本 地VLR 内有 效, TMSI 可 用 作 位 置 更 新, 切 换, 呼 叫, 寻 呼 等 操 作 时 的 用 户 识 别 码, 并 且 可在 每 次 鉴 权 成 功之 后 被 重 新 分 配. 它 是 4 字 节 长 的 二 进 制 码. 32位 具 体 格 式 由 各 MSC/VLR 定. 4.LMSI— 本 地 移 动 用 户 标 识 这 是 由VLR 分 配 的, 分 别 在VLR 和HLR 中 贮 存 的 临 时 性 的 数 据. 目 的 是 加 速VLR 中 用 户 数 据 的 查 找. HLR 并 不 使 用LMSI, 但 总 是 将 它 和IMSI 一 起 放 在 送 到VLR 去 的 消 息 中. 5.MSISDN— 移 动 用 户 的ISDN 号 码 MSISDN 是 移 动 用 户 的 另 一 重 要 标 识 码. 它 的 目 的 是 使 得 通 信 网 上 的 所 有 用 户— 包 括ISDN,PSTN 的 用 户, 都 能 呼 叫GSM 网 内 任 意 一 个 移 动 用 户, 反 之 亦 然. 因 此MSISDN 号 码 是 和 每 个 国 家 通 信 网 现 有 的 编 号 方 式 相 一 致 的 号 码, 也 就 是 说 它 一 定 是CCITT E_164 号 码 . 在 我 国,它 的 组 成 如 下:

2位 C1 C2 CC

3位 N1N2N3 NDC

7位 H1H2H3 ABCD SN

CC NDC SN

: 国 家 码. 中 国 为 86. : 移 动 服 务 访 问 码. 为139. : 用 户 码. 其 中H1 H2 H3 是HLR 标 识 码. 表 明 用 户 所 属 的HLR.

因 此 上 图 也 可 表 示 为: 86 + 139 +H1H2H3 +ABCD MSISDN 的 前 面 部 分 CC+NDC+H1H2H3 其 实就 是 用 户 所 属HLR 的GT 地 址. 这 样 在 GMSC 查 询HLR 时 可 直 接 利 用MSISDN 进 行SCCP 的 寻 址.很关键,在VLR给出MSRN的之前 已经给出了。 6.MSRN— 移 动 用 户 漫 游 号 码 移 动 用 户 的 特 性 决 定 它 的 位 置 是 不 断 变 动 地. 仅 靠MSISDN 还 不 足 以 在PLMN 网 内 把 一 个 呼 叫 送 达 目 标用 户. 它 只 指 出 了 用 户 所 属 的HLR. MSRN 是 由 移 动 用 户 现 访 的VLR 分 配 给 它 的 一 个 临 时ISDN 号 码, 通 过HLR 查 询 送 给 GMSC, 使 得GMSC 可建 立 起 一 条 至 目 标用 户 现 访VLR 的 通 路 , 从 而 把 呼 叫 送 达. 因 此MSRN 必 须 是 和MSISDN 一 样 符 合 国 家 通 信 网 统 一 编 号 方 式, 并 且 带 有VLR 地 址 信 息. 它 的 组 成 如 下:
2位 C1 C2 CC 3位 N1N2N3 NDC 7位 XM1M2M3 ABC SN

CC NDC SN

: 国 家 码. 中 国 为 86. : 移 动 服 务 访 问 码. 为139. : 用 户 码. 其 中

3

X : 为MSRN 或HONR 的 指 示 位. 0 4 表 示 此 号 码 是MSRN, 5 9 表 示HONR. M1 M2 M3 是MSC 标 识 码. 表 明 用 户 所 访 问 的VLR 地 址. MSRN 在 每 次 终 止 呼 叫 时 分 配 给 目 标 用 户,呼 叫 完 成 后 即 释 放, 由别 的 用 户 使 用. 7.HONR — 切 换 号 码 HONR 是 用 来 建 立 切 换 所 涉 及 的 两 MSC 之 间 的话 路 连 接 的. 它 是 由 切 换 目 的MSC 收 到 切 换 源MSC 的 切 换 请 求 后分 配 给 这 次 切 换 的. 它 可 看 作MSRN 的 一 部 分, 组 成 和MSRN 相 同, 见 上 图.

4

区 域 定 义:

GSM

服务区域 PLMN 覆 盖区 域 MSC 覆 盖区 域

MSC

覆 盖区 域

位 置 区 (Loc. Area)

位 置 区 (Loc. Area)

基站 覆盖区域
小 区(CELL) 小 区(CELL)

基站覆盖区域
小 区(CELL) 小 区(CELL)

基站 覆盖区域

基站覆盖区域

小 区(CELL)

小 区(CELL)

小 区(CELL)

小 区(CELL)

MSC

覆 盖区 域

MSC

覆 盖区 域

位 置 区 (Loc. Area)

位 置 区 (Loc. Area)

基站 覆盖区域
小 区(CELL) 小 区(CELL)

基站覆盖区域
小 区(CELL) 小 区(CELL)

基站 覆盖区域

基站覆盖区域

小 区(CELL)

小 区(CELL)

小 区(CELL)

小 区(CELL)

5

漫游 漫 游 是GSM 的 一 大 优 点。 移 动 用 户 可 自 由 地 漫 游 在 允 许 范 围 内。 这 个 范 围 不 仅 仅 是 在 一 个PLMN 网 内, 还 可 以 在网 间 漫 游. 所 谓 漫 游 功 能, 是 指 使PLMN 网 始 终 能 够 跟 踪 移 动 用 户 的 实 际 位 置, 从 而 可 以 方 便 地 将 呼 叫 终 接 至 该 用 户。 用 户 从 一 地 漫 游 至 另 一 地, 只 要 开 机 , 就 可 收 发 呼 叫, 而 不 需 作 任 何 事 先 登 记。 另 外, 用 户 自 由 地 漫 游 也 意 味 着 当 它 跨 越 位 置 区 边 界 时, 进 行 中 的 呼 叫 不 被 中 断。 因 此, 一 个 用 户 的 漫 游 可 引 起 位 置 更 新, 或 者 是 切 换。GSM 入 局 呼 叫 的 建 立 方 案 也 和 它 密 切 相 关。 1. 位 置 登 记 器(Location Register) 漫 游 最 重 要 的 是 登 记 并 方 便 地 找 出 用 户 的 位 置。 移 动 用 户 的 位 置 信 息 存 储 在 位 置 登 记 器 中。 从 功 能 上 分 ,移 动 网 有 两 种 位 置 登 记 器, 它 们 其 实 都 是 用 户 数 据 库: ? HLR- 归 属 位 置 登 记 器(Home Location Register) HLR 是 管 理 移 动 用 户 的 数 据 库。 每 个 移 动 用 户 都 以 其 静 态 数 据 在 某 一 个 HLR 中 登 记。 它 存 放 移 动 用 户 的 两 类 信 息: - 每 个 用 户 的 所 有 属 性 信 息。 包 括 它 的 访 问 能 力, 鉴 约 业 务, 补 充 业 务 等。 - 用 户 的 当 前 位 置 信 息。 最 重 要 的 是 用 户 当 前 所 访 问 的VLR 和MSC 的 地 址。 用 户 在HLR 中 以 两 种 号 码 登 记 和存 放。 这 两 种 号 码 都 唯 一 地 定 义 了 该 用 户。 用 户 的 信 息 可 以 以 下 面 任 一 种 号 码 被 访 问 或 存 取: - IMSI - MSISDN ? VLR- 拜 访 位 置 登 记 器(Vistor Location Register) VLR 是 动 态 用 户 数 据 库, 它 存 储 着 进 入 其 覆 盖 区 的 移 动 用 户 的 全 部 有 关 数 据 直 至 该 用 户离 开 。 它 存 储 下 列 信 息: - 用 户 的 号 码 信 息。用 户 数 据 可 以 以 下 面 任 一 种 号 码 被 访 问 或 存 取: - IMSI -MSISDN -MSRN -TMSI( 如 果 系 统 使 用 ) -LMSI - 移 动 用 户 登 记 的 位 置 区 信 息。 - 用 户 所 有的补 充 业 务 的参 数 - 用 户 的 鉴 权 三 元 组。 2。 位 置 更 新 位 置 更 新 就 是 让 用 户 能 够 随 时 通 知 网 络 自 己 位 置 区 的 变 化。 它 是 以 位 置 区 的 变 化 来 启 动 的,当 用 户 漫 游 至 新 的 位 置 区(LOCATION AREA) 时, 及 时 更 新 其 HLR 和 相 关 的VLR 中 的 数 据。 用 户 在 同 一 位 置 区 内 不 同 小 区 间 的 漫 游 不 须 请 求 位 置 更 新。 位 置 更 新 请 求 永 远 是 由 移 动 用 户 手 机 启 动 的。每 个 基 站 将 它 的位 置 区 信 息 放 在 其 广 播 信 道 中 不 停 地 发 送。 移 动 手 机 也 不 停 地 检 测从 广 播 信 息 中 收 到 的 位 置 区 信 息, 若 发 现 与SIM 卡 中 所 登 记 的 不 同, 并 且 可 以 得 到 更 好 的 传 输 性 能, 则 说 明 已 进 入 新 的 位 置。 这 时, 手 机 通 过 新 的 基 站 向 MSC 送 出 位 置 更 新 请 求。 当 手 机 收 到MSC 送 出 的 位 置 更 新 成 功 后, 将 新 的 位 置 区(LAC) 登 记 到SIM 卡 上。 这 样, 一 次 位 置 更 新 就 完 成 了。 下 图 是 典 型 的 位 置 更 新 过 程 的 示 意:

6

新 LA 更新位置 5 MSC 9 响应 8 1 VLR 7 6 响应 用户  数据注册 HLR

2 BS 3

更新请求

4

BS

MSC

10 删除 用户数据

旧 LA

BS

VLR

1 2 3 5 6 7 9 10 4

一 移 动 用 户(MS)漫 游 到 一 个 新 的 位 置 区(LA), 假 设 这 个 新 LA 属 于 另 一 个MSC/VLR 。 用 户 手 机 从 广 播 信 息 中 发 现 已 进 入 新 的LA。 手 机 送 出 位 置 更 新 请 求, 通 过BSS送 达MSC。 MSC 送 位 置 更 新 消 息 给HLR, 其 中 有MSC 的 标 识, 及 用 户 的IMSI。 HLR 检 查 用户 是 否 允 许 漫 游 在 此VLR 覆 盖 区,假 设 允 许, 则 更 新了 该 用 户 的 位 置 信 息 后, 给 出 响 应 , 及 用 户 的 数 据. 8 插 入 从HLR 收 到 的 用 户 数 据。 用 户 在VLR 注 册 成 功。 给 出 位 置 更 新 成 功 响 应。 删 除 前 一 个VLR 中 的 此 用 户数 据。

注: 上 图 只 是 一 种 简 单 流 程, 未 考 虑 鉴 权, 加 密 等 情 况。

7

和 位 置 更 新 有 关 的 操 作 有: 1。) 一 般 位 置 更 新 这 是 移 动 用 户 在: -发现自己进入了新的位置区 或 - 它 登 记 在VLR 中 的 数 据 因 某 种 原 因 丢 失 了 等 情 况 下 启 动 的 位 置 更 新 过 程。 如 前 例。 它 有 下 面 两 种 类 型: - 内 部 位 置 更 新(Internal Location Update) 更 新 请 求 中 的 目 标 位 置 区 和 原 来 的 位 置 区 属 于 同一 个VLR 的 覆 盖 区。 - 外 部 位 置 更 新 (External Location Update) 更 新 请 求 中 的 目 标 位 置 区 和 原 来 的 位 置 区 属 于不 同VLR 的 覆 盖 区。 2。) 位 置 删 除(Location Cancellation) 这 是 外 部 位 置 更 新 后, HLR 启 动 的 删 除 移 动 用 户在 前 一 个VLR 中 的 数 据 的 操 作。 周 期 性 位 置 更 新(Periodic Location Update) 移 动 用 户 长 时 间 静 止 在 一 个 位 置 区 内 且 没 有 向 网 络 发 送 信 号 时, 会 从 广 播 信 息中 收 到 超 时 信 息, 从 而 被迫 启 动位 置 更 新, 请 求 的 类 型 为 周 期 性 位 置 更 新。 这 样 能 迫 使 用 户 和 网 络 以 合 理 的 速 率保 持 联 系, 告 知 网 络 自 己 的 可 用 状 态。 4。) IMSI 的 分 离 和 附 着 (IMSI Detach/Attach) 这 种 操 作 是 使 移 动 用 户 在 关 机/ 开 机 或 拔 出/ 插 入SIM 卡 时, 能 向 网 络 指 示 它 将 要 进 入 不 活 动/ 活 动 状 态。 收 到‘IMSI 分 离’ 消 息 后 VLR 给 该 用 户 的 信 息 设 置 一 个‘IMSI 分 离’ 的 标 志。 并 启 动IMSI 分 离 的 计 时 器。计 时 器 超 时, 则 从VLR 中 删 除 该 用 户 的 信 息。‘IMSI 分 离’ 的 标 志 设 定 后,MSC 将 停 止 寻 呼 该 用 户, 尽 管 它 仍 然 在 自 己 的 管 辖 区 内。 IMSI 的 附 着 是 由 移 动 用 户 送 位 置 更 新 请 求 来 消 除VLR 中 的 分 离 标 志, 从 而 恢 复 该 用 户 的 正 常 呼 叫 处 理。 这 类 似 于 正 常 的 位 置 更 新。 但 请 求 的 类 型 为‘IMSI 附 着’。 另 外,用 户 应 和 分 离 前 在 同 一 位 置 区 内, 否 则, 它 只 能 启 动一 般 的 位 置 更 新 过 程。 IMSI 分 离/ 附 着功 能 可 以 由MSC 设 置 或 关 闭。并 且 在 系 统 信 息 消 息 中 广 播 给 用 户。 5。) 位 置 登 记 器 的 恢 复 更 新 这 是 位 置 登 记 器 中的 信 息 因 某 种 原 因 丢 失 后 的 恢 复 操 作。 它 有 两 种 情 况: - VLR 的 恢 复 - HLR 的 恢 复 通 常 在HLR 再 启 动 后 ,HLR 送 一 个RESET 消 息 给VLR,VLR 将 所 有 登 记 在 这 里 的 该HLR 的 用 户 的 数 据 返 送 给HLR。 2。1 内 部 位 置 更 新 它 的 特 点 是 用 户 数 据 已 登 记 在VLR 中 了。 因 此 不 需 访 问HLR。 新 的LA 也 不 用 通 知HLR, 因 为 对HLR 来 说, 用 户 所 在 的MSC/VLR ID 才 是 最 重 要 的 位 置 信 息。 3。)

8

MS
LOC_UPD_REQ

BS_新

MSC/VLR

HLR

COM_L3_INFO CC

AUT_REQ AUT_RES

CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_COM CIPH_MOD_COM LOCATION_UPDATE_ACCEPTED TMSI_REAL_COM CLR_CMD CHANNEL_REL L2_DISC CLR_COM RLSD RLC

2。2 外 部 位 置 更 新 它 的 特 点 是 用 户 在VLR 中 新 登 记, 必 须 访 问HLR 取 得 用 户 的 数 据, 告 知HLR 用 户 的 新 位 置。 HLR 随 后 删 除 用 户 在 前 一 个VLR 中 的 登 记。 由 于VLR 是 根 据 用 户 的 IMSI 来 找 出 用 户 所 属 的HLR。 因 此 当 用 户 以TMSI 作 位 置 更 新 请 求 时,VLR 可 从 前 一 个VLR 中 得 到 用 户 的IMSI 及 鉴 权 加 密 数 据。 或 通 过 号 码 请 求 (IDENTIFICATION) 直 接 向 用 户 取 得IMSI。

9

MS

BS_新

MSC/VLR

HLR

PVLR

LOC_UPD_REQ(IMSI,new LA,old LA ...) COM_L3_INFO CC SEND_AUTHENTICATION_INFO SEND_AUTHENTICATION_INFO_RR (AUT_TRIPLES..) AUT_REQ AUT_RES(SRES) UPDATE_LOCATION INSERT_SUBSCRIBER_DATA INSERT_SUBSCRIBER_DATA_RR UPDATE_LOCATION_RR CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_COM CIPH_MOD_COM LOCATION_UPDATE_ACCEPTED TMSI_REAL_COM CLR_CMD CHAN_REL L2_DISC CLR_COM RLSD RLC

10

MS

BS_新

MSC/VLR

HLR

PVLR

LOC_UPD_REQ(TMSI,new LA,old LA ...) COM_L3_INFO CC SEND_IDENTIFICATION SEND_IDENTIFICATION_RR(IMSI,AUT_TRIPLETS..) AUT_REQ AUT_RES(SRES) UPDATE_LOCATION INSERT_SUBSCRIBER_DATA INSERT_SUBSCRIBER_DATA_RR UPDATE_LOCATION_RR CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_COM CIPH_MOD_COM LOCATION_UPDATE_ACCEPTED TMSI_REAL_COM CLR_CMD CHAN_REL L2_DISC CLR_COM RLSD RLC CANCEL_LOCATION CANCEL_LOCATION_RR

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MS

BS_新

MSC/VLR

HLR

PVLR

LOC_UPD_REQ(TMSI,new LA,old LA ...) COM_L3_INFO CC IDENT_REQ IDENT_RES(IMSI) SEND_AUTHENTICATION_INFO SEND_AUTHENTICATION_INFO_RR AUT_REQ AUT_RES(SRES) UPDATE_LOCATION INSERT_SUBSCRIBER_DATA INSERT_SUBSCRIBER_DATA_RR UPDATE_LOCATION_RR CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_COM CIPH_MOD_COM LOCATION_UPDATE_ACCEPTED TMSI_REAL_COM CLR_CMD CHAN_REL L2_DISC CLR_COM RLSD RLC CANCEL_LOCATION CANCEL_LOCATION_RR

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用户安全功能 空 中 接 口 是 移 动 通 信 中 最 重 要 的 通 道。 保 护 在 它上 面 所 传 送 的 用 户 信 息 和 信 令 不 被 无 权 者 获 知, 是PLMN 网 提 供 的 一 种 重 要 功 能, 即 用 户 安 全 功 能。 所 谓 空 中 接 口 的 安 全 是 指: - 空 中 所 传 送 的 话 音 及 数 据不 被 窃 听 - 网 络不 为 无 权 者 提 供 服 务 - 使 用 接 口 的 用 户不 能 被识 别 或 跟 踪 这 样,GSM 提 供 下 列 用 户 安 全 功 能: 1) 鉴 权(AUTHENTICATION) 也 就 是 对 移 动 用 户 识 别 码 进 行 鉴 权, 以 保 护 网 络 资 源 及 用 户 不 被 无 权 者 使 用。 2) TMSI 的 使 用(Temporary Mobile Subscriber Identity) 这 是 对 移 动用 户 识 别 码 的 保 护。也 就 是 在 空 中 通 道 使 用TMSI 这 种 临 时 分 配 的 号 码, 来 代 替 固 定 的IMSI。 这 样 可 以 保 护 用 户 在 空 中 的 话 务 及 信 令 通 道 的 隐 私, 它 的IMSI 不 会 暴 露 给 无 权 者。 3) 加 密(CIPHERING) 就 是 对 用 户 在 空 中 所 传 送 的 用 户 数 据( 包 括 话 音 及 数 据)和 信 令 数 据进 行 加 密,以 保 护 话 务 和 信 令 通 道 中 的 用 户信 息 的 隐 私。 下面介绍和安全功能有关的几个概念 1)SIM 卡 2) 鉴 权 三 元 组 3) 鉴 权 中 心 及A3,A5,A8 算 法
× 加 密 密 钥Kc 的 产 生
Ki RAND Kc A8 = = = = 128 bits 128 bits 64 bits 单向高级非线性
Ki RAND

(SIM/AC)

A8

* 加密模式的设定
Kc

Ciphering mode command (Ciphering/No Ciphering) Kc
Message Kc Ciphering Mode Command

VLR Triplets (RAND/SRES?Kc) MSC

Enciphered message A5 A5

(MS)

EnMes = A5(Kc,Mes) Mes = A5(Kc,EnMes) Kc = A8(Ki,RAND)

(BSS)

13

鉴权 鉴 权 的 作 用 有 两 点: 1) 保 证 只 有 有 权 用 户 可 以 访 问 网 络。 2) 选 定 一 个 加 密 模 式, 以 便 对 随 后 空 中 所 传 的 信 息 加 密。 鉴 权 总 是 由MSC/VLR 启 动 并 最 终 判 定 是 否 成 功。鉴 权 是 一 个 独 立 的 功 能, 但 它 通 常 是 伴 随 下 面 这 些 操 作 而 启 动 的: 1〕 位 置 更 新( 包 括IMSI 附 着) 2〕 呼 叫 建 立 3〕 某 些 补 充 业 务 的 用 户 操 作 但 是 对 于 切 换 操 作, 从 不 进 行 鉴 权。 根 据PLMN 管 理 者 的 要 求, 在MSC/VLR 中 可 关 闭 或 开 放 鉴 权 功 能, 并 可 设 置 在 上 述 操 作 时 是 每 次 都 启 动 鉴 权 程 序, 或 是 若 干 次 启 动 一 次 鉴 权。 下 面 是 鉴 权 过 程 的 简 单 示 意 图:

Ki
5 个 三 元 组 ( R A N D /S R E S /K c )

RAND A3 SRES

( 无 线 通 道) Ki A3 ? = S IM S R E S = A 3 ( K i, R A N D ) RAND (S R E S )

H L R /A C

Y /N

VLR

由 上 图 可 见, 鉴 权 可 分 为 两 个 过 程: - 对 用 户 的 鉴 权: 当 用 户 请 求 服 务 时, 审 核 其 是 否 有 权 访 问 网 络。 1〕MSC/VLR 送 鉴 权 请 求(Authentication Request ) 给 用 户( 这 是DTAP 消 息, 通 过BSS 直 送 用 户)。 鉴 权 请 求 中 有 一 个 随 机 数(RAND), 另 外 还 有 为 后 面 加 密 用 的CKSN。 2〕 用 户 用 收 到 的RAND 在SIM 卡 上 算 出 一 个 回 答 响 应(SRES), 放 在 鉴 权 报 告 (Authentication Report) 中, 送 回MSC/VLR.. 将CKSN 存 入SIM 卡 中。 3〕MSC/VLR 将 收 到 的SRES 和VLR 中 所 存 的 相 比 较, 若 是 相 同, 鉴 权 便 算 成 功, 可 继 续 进 行 用 户 所 请 求 的 服 务, 如 位 置 更 新, 呼 叫 等。 否 则, 拒 绝 为 该 用 户 服 务。 - VLR 请 求 用 户 的 鉴 权 数 据 用 户 现 访的VLR 从HLR 或 用 户 先 前 访 问 的VLR, 取 得 鉴 权 数 据-- 鉴 权 三 元 组 ( 即RAND,SRES,Kc). 在 下 列 两 种 情 况 下 VLR 要 请 求 鉴 权 数 据:

14

1〕 用 户 在VLR 中 没 有 登 记, 当 用 户 请 求 服 务 时,VLR 就 向 用 户 所 属 的HLR, 或 可 能 的 话 从 用 户 先 前 访 问 的VLR 中 取 得 鉴 权 数 据。 2〕 用 户 在VLR 中 有 登 记, 但VLR 中 所 存 的 该 用 户 的 鉴 权 三 元 组 只 剩 下2 组 时, VLR 自 动 向HLR 请 求 用 户 的 鉴 权 数 据。

加 密(Ciphering ) 加 密 是 通 过 对 空 中 接 口 所 传 的 码 流 加 密, 使 得 用 户 的 通 话 和 信 令 不 被 窃 听。 它 使 用 加 密 密 钥Kc, 用A5 算 法 同 时 在 基 站 和 手 机 加 密 和 解 密。 Kc 是 安 全 三 元 组 的 一 项。 移 动 手 机可 用 鉴 权 过 程 中 得 到 的CKSN, 产 生 密 钥Kc。MSC 在 启 动 加 密 模 式 时, 将 密 钥Kc 告 知BSS。 这 样Kc 只 在 有 线 部 分 传 送, 空 中 接 口 送 的 是CKSN, 使 得 加 密 消 息 更 为 安 全。 由 此 也 可 知 道, 加 密 功 能 总 是 和 鉴 权 功 能 一 起 使 用 的。 下 面 是 数 据 加 密 的 简 单 示 意 图:
MS
加密模式命令 (Ciphering Mode Command)

BTS
加密模式命令 (Ciphering Mode Command)

MSC/VLR
Kc

Kc

解密后的消息

A5
加密的消息

A5

数据

注 意, MSC 送 出 的加 密 模 式 命 令 是 属 于 无 线 资 源 管 理(RR) 的BSSMAP 消 息, 只 在 A 接 口 上 传 送, 即送 到BSS, 命 令 中 有Kc。 由BTS 送 给MS 的 加 密 模 式 命 令 是 不 同 的, 它 仅 仅是 告 知 用 户 启 动 加 密 或 不 加 密。

MS
Kc

VLR

Auc
SRES

A8
RAND Kc SRES
(RAND,SRES,Kc)

A3

Ki

Ki

RAND

A3
? =

A8

Kc

15

TMSI 的 使 用 和 再 分 配 TMSI 是VLR 分 配 给 进 入 其 覆 盖 区 的 移 动 用 户 的 临 时识 别 码。 它 总 是 和 加 密 一 起 使 用。 TMSI 对 每 个 用 户 是 唯 一 的, 因 此 在 呼 叫 建 立, 位 置 更 新 等 过 程 中, 可 替 代IMSI 在 空 中 接 口 上 使 用. 另 外,TMSI 可 根 据 网 络 需 要, 每 次 或 若 干 次 空 中 接 口 操 作 后( 如 呼 叫 建 立, 位 置 更 新), 重 新 分 配 一 次。 因 此 能 有 效 地 保 护 用 户 在 无 线 通 道 上 不 被 跟 踪 识 别。 下 面 是TMSI 分 配 的 流 程 示 意 图:
( 无 线 通 道)

( MS ) TMSI Reallocation
( 新 TMSI,LAI)

( 网络)

在加密 模式中

在加密 模式中

TMSI Reallocation Complete

MS 存入新的 TMSI

软件 在 系 统12 中, 用 户 的 安 全 功 能 MSC 部 分 的 实 现 是 由MCHK 程 序 控 制 完 成 的. MCHK

呼叫建立 GSM 所 有 提 供 的 特 殊 功 能, 无 论 是 漫 游, 切 换, 还 是 鉴 权, 加 密, 目 的 都 是 为 呼 叫 建 立 服 务 的。 它 们 使 得 用 户 能 够 安 全, 自 如, 方 便 地 发 出 和 接 收 呼 叫。
1.分 类

从 移 动 用 户(MS)的 角 度, 呼 叫 建 立 可 分 为 两 大 类: 1) 移 动 用 户 源 起呼 叫(MS Originating Call) 2) 移 动 用 户 终 止 呼 叫(MS Terminating Call) 从 网 络 角 度, 呼 叫 又 可 分 为: 1)MS-MS 之 间 的呼 叫 2)MS-PSTN 之 间 的呼 叫 从 呼 叫 提 供 的 服 务 上 分, 有 1) 电 信 业 务 呼 叫(Teleservices) 如: * 普 通 电 话(Telephony) * 紧 急 呼 叫(Emergency Call) * 短 消 息 (Short Message Service-SMS) * 传真 等. 2) 承 载 业 务(Bearer Services) 提 供 各 种 透 明 和 不 透 明 的 数 据 传 送 服 务.
2. 信 令

16

呼 叫 建 立 涉 及 多 种 信 令. 在A 接 口 上 使 用DTAP 传 送 呼 叫 处 理 有 关 信 息, 使 用 BSSMAP 进 行 资 源 管 理. 在 和HLR 之 间 的 接 口 上, 使 用MAP 信 令, 查 询 被 叫 移 动 用 户 的 位 置, 及 漫 游 号 码. 在 和PSTN 的 接 口 上 使 用TUP 或ISUP 信 令, 以 建 立 话 路, 如 同 普 通 固 定 网 的 局 间 信 令. 如若 呼 叫 涉 及 两 个MSC, 在MSC 间 使 用MTUP 建 立 话 路,MAP 信 令 在 VLR 之 间 传 递 漫 游 号 码, 鉴 权 数 据 等 信 息. 3. 移 动 用 户 源 起 呼 叫(MS Originating Call) 这 是 指 由 移 动 用 户 发 出 的 呼 叫. 主 叫 是 移 动 用 户, 被 叫 则 可 能 是 * 另一移动用户 * PSTN 用 户 public switch telephone net 公共交换电话网 下 面 以 至PSTN 的 呼 叫 为 例 说 明MOC 的 信 令

17

MS

BSS

MSC/VLR

PSTN/ ISDN

CHAN_REQ

1

IMM_ASSIGN CM_SERV_REQ

COM_L3_INFO CC AUTH_REQ

2

3

AUT_RES CIPH_MOD_CMD

4

CIPH_MOD_CMD CIPH_MOD_COM CIPH_MOD_COM TMSI_REAL_CMD

5
TMSI_REAL_COM CM_SERV_ACCPT

6

SETUP

CALL_PROC ASSIGN_REQ ASSIGN_CMD ASSIGN_COM ASSIGN_COM

7

8 9 10
CONNECT_ACK ALERT

IAM ACM

ANS CONNECT

通话状态 若PSTN 方 首 先 释 放:

11

CLB CLF RLG DISC

12

REL REL_COM

CLR_CMD

13

CHAN_REL L2_DISC CLR_COM RLSD

14

RLC

18

1. 在 服 务 小 区 内(Cell), 移 动 用 户 通 过 随 抢(Random Access) 方 式, 在 无 线 通 道 上请 求 一 信 道, 以 用 作 信 令 信 道. 2. 建 立 移 动 用 户 和 MSC 的 信 令 连 接(MSC 和BSC 之 间 的SCCP 连 接). 并 且 移 动 用 户 送 出 服 务 请 求, 其 中有用 户 的 标 识(IMSI 或TMSI) 服 务 的 类 型 等. 3. 对 用 户 鉴 权. 若 是 需 对 用 户 进 行 号 码 请 求, 在 鉴 权 前 进 行. 4,5 若 是 系 统 设 置 加 密, 则在 此 设 定加 密 模 式 , 并 分 配 新 的TMSI. 6. 用 户 送 出CALL_SET_UP 请 求, 其 中 有 被 叫 用 户 号 码, 呼 叫 服 务 类 别 等, 从 而 真 正 启 动 呼 叫 建 立 过 程. 7. MSC 分 配 话 务 信 道. 这 是 无 线 资 源 管 理 命 令, MSC 实 际 上 只 分 配 指 定 了 一 条 至 BSC 的PCM 话 路, 然 后 由BSS 再 分 配 一 条 相 应 的至MS 的 无 线 话 路. 8. MSC 向PSTN 建 立 话 路. 9. 若 被 叫 用 户 空 闲,PSTN 成 功 建 立 至 被 叫 的 话 路, 在 向 被 叫 振 铃 的 同 时, 回 送ACM 给MSC, MSC 送 回 铃 音 给 主 叫 移 动 用 户. 10. 被 叫 摘 机,PSTN 送 应 答 信 号 给MSC, MSC 送CONNECT 至MS. 至 此 话 路 接 通, 用 户 进 入 通 话 状 态. 11-14 是 呼 叫 释 放 的 示 意. 这 里 假 设 是 被 叫 先 挂 机: 11. PSTN 通 知MSC 被 叫 挂 机(CLB 信 号),MSC 前 向 拆 除 和PSTN 的 话 路. 12. 通 知MS 被 叫 挂 机(Disconnect 信 号), 释 放 呼 叫. 13. 释 放PCM 话 路和 无 线 的话 路和 信 令 信 道资 源. 14. 释 放SCCP 连 接. 这 里 移 动 用 户 的 呼 叫 释 放 过 程 是 很 典 型 的, 对 于MSC, 首 先 是 呼 叫 控 制 层 的 释 放, 然 后 是 释 放PCM 话 路, 也 就 是 给BSS 的无 线 资 源 释 放 命 令, 最 后 释 放SCCP 连 接. 移 动 用 户 不 论 是 在 哪 一 种 呼 叫 中, 是 作 主 叫 或 是 被 叫, 都 按 此 步 骤 释 放. 4. 移 动 用 户 终 止 呼 叫 ( MS Terminated Call ) 这 是 移 动 用 户 作 被 叫 的 情 况. 呼 叫 源 可 能 是: 1) 来 自PSTN 2) 来 自 其 它MSC 3) 来 自 本 局 内 的 另 一 移 动 用 户. 下 面 以 来 自PSTN 的 呼 叫 为 例, 说 明 典 型 的 终 止 呼 叫 流 程:

19

2A 8 7

Paging

HLR VLR
2B Roaming Nbr. 6 5 Get subs Data 3 MSC address of subs

BS PSTN/ ISDN

2

Interrogation

8

BS
9 10

7

Paging

4

1

VMSC
IAM

GMSC
IAM

EXCH

Resp

8

BS
7

Paging

1. 从PSTN 来 的 呼 叫, 总 是 固 定 地由 最 近 的 人 口MSC(GMSC-Gateway MSC) 进 入 移 动 网. 2,3GMSC 根 据 被 叫 的MSISDN 号 码, 查 询 相 应 的HLR, 以 得 到用 户 的 漫 游 号 码(MSRN). MSRN 能 告 知GMSC 用 户 现 在 所 访 问 的MSC( 即VMSC) 的 地 址. 2a,2b MSRN 号 码 是 每 次 呼 叫 分 配 的. GMSC 查 询HLR 时,HLR 并 不 知 用 户 的MSRN, 它 必 须 查 询 用 户 现 访 的VLR. 此VLR 为 该 用 户 分 配 一 个MSRN 号 码. 4. 现 在GMSC 在MSRN 的 帮 助 下 建 立 一 条 至VMSC 的 话 路. 5.6.VMSC 从 它 的VLR 取 得 被 叫 用 户 的 数 据. 7,8 VMSC 命 令 被 叫用 户 所 在 位 置 区(LOC Area) 内 的 所 有BS 寻 呼 该 用 户. 9,10 被 叫用 户 收 到 寻 呼 后, 送 出 响 应. 然 后 如 图 的1,2,3,4,5 那 样 建 立 起VMSC 和 用 户 之 间 的 话 路. 由 上 图 可 见, 用 户 终 止 呼 叫 的 特 点 是 1) HLR 查 询 2)MSRN 的 使 用 3) 寻 呼 S12 MSC系 统 的呼 叫 处 理: 在系 统12 的MSC 交 换 机 中, 呼 叫 处 理 所 涉 及 的 软 件 模 块 可 分 为 三 层 结 构:

20

CFCS 呼叫控制层

SIG

SIG

协议层

DH

DH

连接层

其 中, 连 接层 是 呼 叫 各 方 所 涉 及 的 设 备 处 理 模 块, 负 责 集 群 侧 的 占 用, 释 放, 话 路 的 连 接, 释 放 等; 协 议 层 是 呼 叫 所 涉 及 的 各 种 信 令 模 块, 如 BSSAP, MTUP 等, 负 责MSC 对 外 的 各 接 口 上 信 令 连 接, 协 调 各 协 议 , 传 送 翻 译 呼 叫 控 制 层 所 需 的 信 息, 指 挥 连 接 层 的 占 用, 连 接 和 释 放. 它 们 虽 然 都在 呼 叫 处 理 中 起 着 重 要 作 用, 但 在 其 它 章 节 中 已 有 详 细 的 分 类 介 绍. 这 里 着 重 介 绍 呼 叫 控 制 层 . 呼叫控制层的主要功能是 ? 号码分析 ? 路由选择 ? 呼叫结构管理控制 ? 用户类别的 处理 ? 用户特服 功能的处理 CFCS— 呼 叫 及 特 服 控 制 系 统(Call and Facility Control System) 它 最 重 要 的 模 块 是CFCS, 它 独 立 工 作 于 各 种 信 令 之 上, 控 制 1) 呼 叫 建 立 过 程 2) 补 充 业 务 功 能的 实 现 3) 话 路 切 换 和 非MSC 交 换 机 的 呼 叫 处 理 模 块 相 比, 它 特 有 的 新 功 能 是 1) 切 换 连 接 控 制 管 理 功 能— 在HOMA 的 指 挥 下, 建 立 至 切 换 目 的 地 的 新 话 路 连 接, 协 同 信 令 送 出 切 换 命 令 等. 2) 短 消 息(SMS) 管 理 功 能— 为GSM 特 有 的SMS 功 能 实 现 服 务, 建 立 移 动 用 户 至 短 消 息 中 心 的 信 令 连 接, 提 供 它 们 之 间 的 消 息 传 送. 3) HLR 查 询 接 口— 给 出 查 询 命 令, 查 询 内 容, 及 处 理 查 询 得 到 的 信息.如送出 被 叫 的 MSISDN 号 码 以 查 询 得 到 它 的MSRN, 或 在 前 向 转 移 业 务 时 查 询 得 到 前 转 号 码.

CFCS总是 由 请 求 建 立 呼 叫 的 一 方 信 令 激 活, 在 呼 叫 进 入 稳 态 后 释 放. CFCS 分 别驻 存 在 MRSACE 和BSTCE 中. BSSAP 总 是 激 活 同 一BSTCE 中 的CFCS. 其 它 信 令 则 激 活 MRSACE 中 的CFCS.

21

CFCS 在 工 作 中, 需 要PATED 程 序 帮 助 分 析 号 码 或 所 得 到 的 出 错 信 息. TRC 和TRA 程 序 帮 助 进 行 路 由 选 择, 和 资 源 管 理. 还 需 访 问VLR , 查 询HLR, 及 寻 呼 移 动 用 户. 因 此 下 面 这 些 模 块 也 是 呼 叫 处 理 的 重 要 软 件: PATED— 前 缀 分 析 及 任 务 定 义 程 序(Prefix and Task Element Definition) PATED 驻 存 在 PSACE 模 块 中. 它 总 是 被CFCS 以 负 载 分 担 的 方 式 激 活. CFCS 在 两 种 情 况 下 激 活 它, 以 分 析 信 息, 决 定 呼 叫 的 去 向: 1) CFCS 有需 分 析 的 号 码 2) CFCS 在呼 叫 建 立 中 收 到 出 错 信 息(CAUSE). 和 非MSC 的S12 交 换 系 统 相 比, PATED 的 所 有 数 据 结 构, 和 分 析 过 程 基 本 相 同. 只 是 在 号 码 分 析 时, 所 分 析 的 号 码 较 为 特 殊, 除 了 至PSTN 的 普 通 电 话 号 码, 特 服 及 紧 急 呼 叫 号 码 等 的 处 理 和 以 前 的 系 统 相 同 外, 还可 能 是GSM 特 有 的 -MSISDN: 呼 叫 移 动 用 户 时 送 到PATED 分 析 的 第 一 个 号 码. PATED 分 析 之 后, 通 常 给 CFCS 送去扝LR 查 询’ 的 结 果. -MSRN: PATED 分 析 此号 码, 可 以 得 到 被 叫 用 户 漫 游 所 在MSC 的 路 由 信 息. 若 此 号 码 是 本 MSC 内 的 用 户, PATED 给 出’ 寻 呼’. -HONR: PATED 分 析 此号 码, 可 以 得 到 用 户 切 换 的 目 标MSC 的 路 由 信 息. 若 此 号 码 是 至本 MSC 的, PATED 给 出’ 切 换’. -缩 位 码(Short Code): 这 是MSC 交 换 机 特 有 的PATED 功 能. PATED 可 直 接 将CFCS 送 给 它 分 析 的 缩 位 码 翻 译 成 长 号 码, 并 分 析 这 长 号 码, 以 决 定 呼 叫 的 去 向.

TRC/TRA— 中 继 资 源 管 理 及 分 配 模 块(Trunk Resource Coordinator/Allocation) 这 实 际 上 由TRC 和TRA 两 个 程 序 组 成. 它 们 都 驻 存 在SACETRA 模 块 中. 和 别 的 系 统12 不同的是 1) BSC 资 源 管 理 它 们 不 仅 管 理 出 中 继 资 源 及 录 音 通 知 资 源 或HDLC 资 源, 还 要 管 理BSC 资 源, 也 就 是为 移 动 用 户 分 配 至BSC 的 话 路. 为 此 新 增 加 了 一 组 数 据 结 构, 以 管 理BSTCE 的 PCM 话 路 的 忙 闲 状 态, 并根 据 呼 叫 要 求 进 行 分 配. 这 套 数 据 和 根 据 中 继 群 号 管 理 和 分 配 中 继 的 方 式 类 似. 它 是 这 样 实 现 的: - 以BS_CHGPN 为 人 口, 首 先 以 一 定 方 式 选 定 有空 闲PCM 话 路 的BSTCE. - 然 后 再 以 一 定 方 式 选 定 此BSTCE 内 的 一 条 空 闲 话 路. - 在 不 成 功 时 可 采 用 排 队 机 制. - 由BSTCE 的DH 不 断 更 新 其 PCM 话 路 的 忙 闲 状 态 计 数 器. 2) 可 被BSSAP 直 接 访 问 它 们 不 仅 仅 由CFCS 用 路 由 码 来 访 问. 还 可 以 由BSSAP 在 为 移 动 用 户 分 配 话 路 时 用 基 站 通 道 群 号(BS_CHGPN) 直 接 访 问. ARTA— 辅 助 资 源TCE 分 配(Auxiliary Resource TCE Allocator) 这 是 另 一 种 资 源 管 理 程 序. 除 了 非MSC 交 换 系 统 的ARTA 程 序 一 样 可 管 理 服 务 电 路 模 块 资 源(SVCE) 或 在ISDN 交 换 机 内 管 理 分 组 交 换 模 块 资 源(PSTCE), GSM 特 有 的 功 能 是 还 可 管 理 协 同 工 作 功 能 模 块 资 源(IWFTCE). 在 数 据 结 构 上 没 有 变 化. CVAS— 呼 叫 处 理 的VLR 访 问 支 援(Call Handling VLR Access Support) CVAS 程 序 是MSC 交 换 机 特 有 的 移 动 管 理 模 块. 它 驻 存 在BSTCE 中. 负 责 管 理 R_LMS_DATA. 它 的 作 用 是 提 供 了VLR 和 呼 叫 处 理 模 块 之 间 的 一 个 接 口. 呼 叫 处 理 模

22

块 可 以 用 户 的 任 意 一 种 号 码, 如IMSI,TMSI 或MSRN, 通 过CVAS 访 问 用 户 数 据, 而 不 需 关 心VLR 的 结 构. CVAS 通 过VACO 访 问VLR. 为MTAC,MCHK, BSSAP 和CFCS 提 供 数 据. TCI— 终 止 呼 叫 查 询(Terminating Call Interrogation) 这 也 是 MSC 交 换 机 特 有 的 移 动 管 理 模 块. 它为MAP 程 序 提 供 了和VLR 数 据 存 取 程 序, 及CFCS 程 序 之 间 的 接 口. 它 驻 存 于BSTCE 内. 在 被 叫 为 移 动 用 户 的 呼 叫 中, 呼 叫 源 侧 的CFCS 请 求 进 行HLR 查 询. CFCS 将 请 求 送 给 TCI, TCI 负 责 通 过MAP 程 序 建 立 和HLR 的 对 话. 并 负 责 将HLR 送 给VLR 的 数 据 存 入 VLR. 而 在 呼 叫 终 止 侧, 同 样 是TCI 负 责 处 理MAP 信 令 收 到 的 提 供MSRN 的 请 求, 访 问VLR,将VLR 产 生 的MSRN 送 给HLR. MTAC— 移 动 终 止 呼 叫 访 问 控 制(Mobile Terminating Access Control) MTAC 是 移 动 管 理 模 块. 它 是 一 个 多 进 程FMM, 驻 存 在 每 个BSTCE 上. 它 总 是 在 移 动 终 止 呼 叫 时 被CFCS 激 活, 用MSRN 访 问VLR 用 户 数 据, 并 取 得 寻 呼 所必 要 的 参 数. 分 析 得 到 的用 户 的 状 态, 若 用 户 空 闲, 则 进 行 寻 呼. 根 据 寻 呼 响 应 , 确 定 被 叫 用 户 所 在 的BSTCE, 和 被 叫 建 立 起 信 令 连 接. 以 便CFCS 继 续 完 成呼 叫 建 立. VACO梀LR 访 问 控 制(VLR Access Control) 这 也 是MSC 交 换 机 特 有 的 移 动 管 理 模 块. 它 驻 存 于 LRSACE 上. 控 制LRACE 上 用 户 数 据 的 访 问. VACO 处 理 通 过CVAS 送 来 的 数 据 请 求. 在 呼 叫 处 理 中 它 - 为 呼 叫 处 理 取 出 相 应 的 用 户 数 据, 其 中 有 用 户 状 态 等 信 息. - 在 本 局 终 止 呼 叫 时,为MTAC 处 理MSRN, 找 出 对 应 的 移 动 用 户 的 位 置 信 息.

PAS— 页 访 问 支 援(Page Access Support) 这 也 是MSC 交 换 机 特 有 的 移 动 管 理 模 块. 它 驻 存 于BSTCE 上, 是BSTCE 上 的 软 件 模 块 访 问LRACE 的 接 口. 由 于 移 动 用 户 数 据 是 分 页 存 贮 在LRACE 上 的. 因 此 存 取 一 用 户 数 据, 首 先 要 知 道 它 是 在 哪 一 页, 然 后 根 据 页 数, 查 出 它 存 在 哪 一 个LRACE 上. PAS 就 是 用 来 进 行 这 种 查 找 的. 它 的 使 用 者 在 不 知 道VLR 的 结 构 的 情 况 下, 能 快 速 准 确 地 访 问VLR 中 所 存 的 用 户 数 据. CVAS, ROCO, TCI 都 是 它 的 使 用 者. 介 绍 了 参 与 呼 叫 处 理 的 软 件 模 块, 下 面 再 介 绍 这 些 模 块 是 怎 样 一 起 工 作 的.

1. MS-MS 呼 叫 1.1 呼 叫 开 始 因 为 前 面 已 有 介 绍, 这 里 将 略 去 对 鉴 权, 加 密,TMSI 再 分 配 等 安 全 功 能 实 现 的 描 述. 直 接 从 主 叫 移 动 用 户 送 出SET_UP 消 息 讲 起.

23

5

PATED

6 2

CFCS

3 

3

CVAS

VLR

4,7

BSSAP
1 SET_UP

MSISDNb 1. SET_UP 消 息 2.CFCS 激 活 3. 主 叫 用 户 数 据 请 求 通 过CVAS 请 求VLR 中 的 主 叫 用 户 数 据 3扖VAS 送 回 主 叫 用 户 数 据. 4. CFCS 将 主 叫 用 户 类 别 参 数 送 给 源 信 令. 5. 访 问PATED, 分 析 被 叫 用 户 的MSISDN. 6. PATED 送 还 分 析 结 果 为: 慔LR 查 询’ 7. CFCS 送扖ALL_PROCEED’ 给BSSAP_a. BSSPAP_a 送扖ALL_PROCEED’ 消 息 给MS, 随 后 通 过TRC/TRA 的 帮 助, 找 到 至BSC 的 空 闲PCM 中 继, 占 用 该 中 继, 开 始 话 路 分 配 过 程. CFCS 在 收 到BSSAP_a 送 来 的 话 路 分 配 成 功 的 报 告 后, 启 动HLR 查 询. 1.2 HLR 查 询

HLR
MAP_PROV_ROAMING_NBR MSRN MAP_SEND_ROUTING_INFO IMSI MSISDN MSRN

MAP
5 3

MAP

4 2

TCI
6 MSISDN 1

TCI VLR
MS_b IMSI MSRN

CFCS

源MSC

目 的 地MSC

1. CFCS 向TCI 请 求HLR 查 询.

24

2. TCI 通 过MAP 送 出MAP 消 息SEND_ROUTING_INFO 给 被 叫 移 动 用 户 所 属 的HLR. 消 息 中 有MSISDN_b. 3. 被 叫 用 户 漫 游 所 在 的MSC 收 到HLR 的PROV_ROAMING_NBR 消 息, 消 息 通 过MAP 送 给 了TCI. 在 这MAP 消 息 中HLR 给 出 了 根 据MSISDN_b 查 到 的 被 叫 的IMSI. TCI 用 这IMSI 访 问VLR. 4.VLR 为 在 其 处 登 记 过 的 被 叫 分 配MSRN_b. TCI 将 它通 过MAP 送 回HLR. 5 发 端TCI 收 到HLR 送 出 的SEND_ROUTING_INFO 的 响 应消 息. 其 中 有MSRN_b,及被叫用户 信息, 如特服信息, 呼叫前转号码等. 6. TCI将收到的信息送回CFCS. 1.3 用被叫的MSRN再次访问PATED. - CFCS 用收到的被叫MSRN再次访问PATED, 以决定呼叫的去向. - PATED 分析的结果送给CFCS. 它可能是 1) 去目的MSC的路由. 根据MSRN分析得到去分配此号码的MSC的路由码.CFCS将通过TRC/TRA找到此路由的空闲中继, 并控制MTUP信令程序向目的MSC送去MSRN, 建立MTUP连接.由目的MSC寻呼被叫. 2) 寻呼. MSRN是本地VLR所给.CFCS启动寻呼. 1.4 寻呼 CFCS在得到PATED分析MSRN后送来的寻呼命令后, 激活MTAC进行寻呼. 切 换(Handover) 切 换 是 移 动 用 户 在 呼 叫 接 续 过 程 中 或 在 通 话 状 态 时, 从 一 个 区 域 漫 游 到 另 一 个 区 域 而 能 保 持 连 接 不 中 断 的 功 能。 换 句 话 说, 是 允 许 一 个 已 建 立 或 建 立 中 的 呼 叫从一个无线资源切换到另一个 无线资源。 1。 何 时 要 切 换 切换是根据下面三个参数的测量结果来作决定的: - RX 的 电平 - RX 的 质量 - MS 和 BTS的距离 MS和BSS都对上述参数进行测量, MS将其测量结果在SACCH中送给BSS, 由BSS综合比较, 作出 MS是否符合切换条件的判断. 然后根据切换的控制权, 由MSC或BSC作出是否切换的决定, 并控制整 个切换过程, 给出切换命令. 如切换不被允许, 或不成功, 则MS维持在原来的无线信道及 话路通道. 2。 各 种 切 换 类 型 根 据 切 换 信 道, 它 可 以 是: 1) 仅 仅 切 换 信 令 信 道 的 切 换; 2) 信 令 信 道+ 话 音 信 道 的 切 换。 根 据 漫 游 区 域 的 不 同, 又 可 分 为: 1) 蜂 窝 内 的 切 换(Intra Cell HO.) 这 种 切 换 完 全 由 基 站 子 系 统 控 制, 只 是 在 同 一 基 站 的 不 同 物 理 信 道 之 间 的 切 换, 又 称 为 Change Over. 因 为 这 种 切 换 和 MSC 无 关, 在 此 不 作 详 细 介 绍。 2〕 同 一BSC 内, 蜂 窝 间 的 切 换(Intra BSC HO.)

25

这 种 切 换 是 在 同 一BSC 的 两 个 基 站 间 发 生 的。 通 常 是 由 基 站 子 系 统 自 动 控 制 的, 在 切 换 完 成 后, 将 移 动 用 户 新 的 位 置 信 息(LOC+CELL ID) 告 知MSC。 它 的 基 本 信 令 流 程 如 下: 另 外, 这 种 类 型 的 切 换 也 是 可 能 由MSC 来 控 制 的, 这 时MSC 将 它 同 普 通 的 BSC 间 切 换(Inter BSC HO.) 一 样 处 理。 3) 同 一MSC 内,BSC 之 间 的 切 换(Inter BSC HO.) 这 是 由MSC 控 制 的 最 基 本 的 一 种 切 换 类 型。 下 面 是 它 最 基 本 的 信 令 流 程: 4〕MSC 间 的 切 换 (Inter MSC HO.) 这 是 移 动 用 户 在 两 个 相 邻MSC间 的 区 域 漫 游。 它 较 前 面 同 一MSC 内 的 切 换 更 为 复 杂。 首 先 MAP 消 息 被 引 入, 在MSC 间 传 递 切 换 信 息; 另 外 切 换 号 码 也 被 引 入, 以 便 通 过ISUP 或TUP 来 建 立MSC 间 的 话 音 通 道 。 切 换 号 码 是 漫 游 号 码 的 一 部 分, 它 的 方 案 为 E-164, 根 据 邮 电 部GSM 标 准, 它 的 编 码 方 式 如 下:
5

86 139 0 M1M2M3 ∫ XXX
9

国家号

MSC ID
由MSC分配

网号 切换号码标识 漫游号码标识

为 了 便 于描述,下面我们将切换请求产生的源MSC称为MSC_A,切换目的区域所在的MSC称为 MSC_B. 如 下 图 所 示, 是 一 种 基 本 的 流 程: 5)MSC 之间的后 续切换(INTER MSC SUBSEQUENT HO。) 这种切换是在移动用户已进行过至少一次的MSC间切换后,再进行的MSC间切换。 它 有 一 个 特 点, 无 论 移 动 用 户 在 几 个MSC 间 切 换 过 几 次,切 换 的 控 制 权 都 属 于 第 一 个 源 MSC(MSC_A), 新 的 话 路 总 是 由MSC_A 向 再 切 换目 的MSC (MSC_C) 建 立. MSC_A 和 MSC_B 的 旧 有 连 接 被 释 放。 后 续切 换 的 目 的MSC 可 以 是 一 个 新 的MSC(MSC_C), 也 可 以 是 源MSC_A. 6) 移 动 网 间 的 切 换(INTER PLMN HO。) 这 种 切 换 发 生 在 移 动 用 户 从 一 个PLMN 网 的 区 域 进 入 与它 相 邻 的PLMN 网 的 区 域 时。 例 如, 从 联 通GSM 网 进 入 邮 电GSM 网, 或 又 如,从 相 邻 国 家 进 入 我 国。 从 技 术 角 度 来 说, 可 以 实 现 这 种切 换。 但 是 否 允 许, 由 各PLMN 网 的 管 理 部 门 决 定。 3。 切 换 再 尝 试(HO RETRY ) 当 一 次 切 换 因 某 种 原 因 失 败 后, 如 果 系 统 允 许, 还 可 以 进 行 再 尝 试。 系 统 还 设 置 有 最 大 再 尝 试 次 数 。 从 前 面 我 们 知 道,MSC 收 到 的HO REQUEST 消 息 中, 有 一 个 切 换 目 的 地 蜂 窝 表。 切 换 再 尝 试 就 是 依 据 此 表, 逐 一 蜂 窝 的 再 尝 试, 直 到 成 功 或 达 到 最 大 再 尝 试 次 数。 4。 切 换 软 件 及 数 据 在S12MSC 系 统 中, 切 换 是 由 一 个 专 门 的FMM 控 制 的。它 就 是HOMA (Handover Manager, 切 换 管 理 程 序)。HOMA 程 序 接 受 切 换 请 求, 根 据 切 换 请 求 的 来 源, 切 换 目 的 地 蜂 窝 表, 以 及 呼 叫 进 行 状 态, 系 统 设 置 值 等 进 行 分 析, 决 定 是 否 可 以 切 换, 是 哪 一 种 切 换, 目 的 蜂 窝 等 切 换 数 据, 控 制 切 换 所 涉 及 的 各 信 令 模 块 完 成 复 杂 的 新 旧 连 接的 建 立, 切 换 和 释 放。 监 视 整 个 切 换 过 程, 处 理 切 换 再 尝 试, 切 换 失 败 等 各 种 情 况。 切 换 号 码 也 是 由HOMA 产 生 并 处 理 的。 参 与 切 换 的 当 然 不 可 能 只 是HOMA。 各 信 令 模 块 在 其 中 也 扮 演 着 非 常 重 要 的 角 色。BSSAP 是 最 重 要 的, 其 次 根 据 不 同 情 况,ISUP,TUP,R2 及MAP 也 会 涉 及。

26

如 果 仅 仅 是 信 令 链 路 的 切 换, 呼 叫 控 制 程 序 可 以 不 参 加。 而 对 于 信 令+ 话 路 的 切 换, 一 定 有 呼 叫 控 制 程 序CFCS 加 入。 另 外,MSC 间 的 切 换, 还 需PATED 帮 助 分 析 切 换 号 码。 和 切 换 有 关 的 控 制数 据 大 多 是CDE 数 据, 应 由厂 家 根 据 国 标 及PLMN 网 的 管 理 部 门 的 要 求设 定, 因 此 没 有 面 向 用 户 的 人 机 命 令。 这 些 数 据 都 由HOMA 读 取。 最 重 要 的 有R_MSC_PARM, R_LR_CONST, R_LAC_CONF 。 下 面 作 些 简 单 介 绍: R_MSC_PARM R_LR_CONST R_LAC_CONF

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